邊緣DC新型定制模塊及其供電方案的探討

陳月琴，牛永騁

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210009）

1 概 述

人工智能、云計算、大數據的發展離不開網絡和數據中心，隨著互聯網基礎架構的擴展及5G技術的出現，物聯網設備的激增以及帶寬密集型應用程序的出現，數據中心流量增加導致體驗較為敏感的時延增加，為了解決這一問題，需要建設者在更靠近應用程序或生成點（即邊緣）的位置部署DC，邊緣DC由此而來，未來核心DC將與邊緣DC長期共存[1]。

2 邊緣DC的新型定制模塊

隨著未來應用的快速發展，更加標準化、低成本、可熄燈，更適配5G時代業務的快速上線的模塊化產品將可能成為邊緣DC重要產業發展方向。

為了適應快速部署要求，不同類型的預制件將對應于近端和近云的位置。伴隨5G時代邊緣DC建設需求，一種新型定制模塊即將應運而生，用于邊緣DC建設，它可以滿足邊緣DC的各類業務需求[2]。

新提出的一種新型定制模塊，主要集適用不同類型設備的機柜（整機柜設備）、結合氣流組織以及多樣化制式需求的供電要求于一體的新型建設模式，通過標準化、模塊化形成高效產品，使邊緣DC的建設更具靈活、可預制、在線快速等特點，適應部署需求。典型的新型定制模塊方案平面示意圖如圖1所示。

圖1 典型的新型定制模塊方案平面示意圖

3 新型定制模塊供電需求特征

邊緣DC主要涉及的設備類型有：用戶面功能（User Plane Function，UPF）/移動邊緣計算（Mobile Edge Computing，MEC）/內容分發網絡設備（Content Delivery Network，CDN）、無線設備、傳輸、空調、動環門禁等，多類型的設備聚集，使其供電制式需求多樣，與傳統通信機房、大型數據中心機房存在較大的差異[3]。

首先是負載功耗增大。各類設備相對傳統數據中心，總功耗增加明顯，因此對外市電引入總容量提出更高的要求。

其次是供電類型變多。邊緣DC設備用電類型主要有直流-48 V、交流220 V或通信用240 V直流、交流380 V，以及少量的直流24 V/12 V，除空調、照明直接采用市電外，其余設備均需要采用不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）供電，供電制式的多樣性是邊緣DC明顯的新特征。表1是未來典型邊緣DC用電設備功耗估計。

表1 典型邊緣DC用電設備功耗估計

4 新型定制模塊供電解決方案

根據上述典型邊緣DC用電設備功耗表需求，典型邊緣DC設備總功耗約67.7 kW，因此新建或改造邊緣DC的市電引入容量建議不低于70 kW，一般可通過設置在機房內的配電箱實現配電。

新型定制模塊的設備用電類型種類較多，主要有直流-48 V、交流220 V或直流240 V、交流380 V，以及少量的直流24 V/12 V，除空調、照明直接采用市電外，其余設備均需要采用不間斷電源供電，不同類別的用電制式功耗統計如表2所示。

表2 典型邊緣DC不同供電制式功耗統計表

按傳統的電源模式，需要配置-48V開關電源系統、240V直流系統、UPS系統及DC-DC轉換器（在直流電路中將一個電壓值的電能變為另一個電壓值的電能的裝置），這對機架規模相對不大的局點，配置多種套數的電源設備，不管是空間、地面承重、系統復雜性、工程實施復雜、性價比、運維等均成為難點[4]。

另外邊緣DC設備功耗大小與業務量有關，因此局點會隨著業務量變化而變化，是哪種類型的設備也無法預測，因此對基礎配套設施的靈活性要求極高，且要求隨時能調整或擴容不同供電制式的供電模塊和接口。

因此提出一種可適應邊緣DC的創新集約的不間斷供電系統的解決思路，滿足不同設備供電制式提出的多樣性用電要求，通過提供創新集約化多接口的電源系統，一套解決所有供電問題[5]。

創新集約的不間斷供電系統基本功能設置如下：

（1）單系統容量可根據負載需求，單系統容量可設置為兩種類型：70 kW、100 kW；

（2）能同時提供不同制式的輸出端口，包括直流-48 V、直流240 V/交流220 V、直流24 V/直流12 V，必要時可考慮預留380V交流輸出端口；

（3）該不間斷電源系統可根據不同用電制式、不同容量，按需配置必要的供電模塊，不同制式輸電模塊底座兼容，以滿足不同負載動態調整的需求；

（4）系統配置兩組蓄電池接入裝置，支持不同類型的蓄電池，如鋰電池、鉛酸蓄電池等，滿足必需的監控功能；

（5）單路空開支持遠程下電功能；

（6）單路空開支持二次下電功能；

（7）智能化管理，包括所有不同制式供電模塊、蓄電池及輸出端口的智能化監控和管理，根據負載變化能自動模塊休眠等功能；

（8）為更好地與“邊緣DC新型定制模塊”銜接，擺脫傳統的接電模式，還可采用定制標準化的交直流集成小母線，使得整體更為簡潔高效。

現階段邊緣DC還處于發展的初期，所承載的業務類型仍不全面，放入邊緣DC中的設備也未有明確界定，因此新型定制模塊的規模、內部氣流方式及功能設置，還有待根據業務發展進行適時調整。針對新型定制模塊，本文提出創新集約不間斷供電系統開發的初步思路，從思路到開發、生產及上網運行，更需要建設方、設計單位、設備供應商等產業鏈聯合共同探討，從技術的角度實現大集約的模式，達到制式靈活選擇、在線模塊化擴容、安全可靠，集成高效，響應減碳排放的號召，才能使基礎設施更好地滿足邊緣DC業務的全面發展。

5 結 論

未來，邊緣DC的配套基礎設施將愈發凸顯靈活部署、綜合集約、高效智能、綠色節能等特征。為滿足快速實時的應用場景需求，邊緣數據中心在規劃、設計、建設、運營及產品開發等全生命周期的各個階段，均能應對種種挑戰，新型定制模塊大概率成為未來建設首選，與之配套的創新集約的不間斷供電方案，為邊緣DC建設提供一種新思路，使其可以更有效地助力于建設部署，有助于建設單位順應雙碳國策，加速自身的發展和轉型，從而提高核心競爭力。